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本发明涉及一种基于二氧化碳分级封存利用的大宗固废碳化方法，其包括以下步骤，S1建立固废碳化链；S2将固废粉体投入所述托盘固定单元中进行一级碳化处理，并设定所述碳化参数分级调控单元的碳化参数，得到碳化粉体；S3将所述碳化粉体、或者所述碳化粉体和水投入所述搅拌碳化单元中进行二级碳化处理，并设定所述碳化参数分级调控单元的碳化参数，得到碳化浆体；S4将所述碳化浆体投入所述搅拌造粒单元进行三级碳化处理，并设定所述碳化参数分级调控单元的碳化参数，得到碳化颗粒。本发明通过对CO2浓度、气压、温度、湿度和碳化时间等碳化参数的分级调控，在加速固废与CO2反应的同时实现固废的多功能碳化处理，具有提高固废CO2封存利用率的优点。